低压差分信号接口系统的设计

发布时间：2020-11-04 03:27

　　 近年来,为适应信息技术的发展,高速处理器、多媒体、虚拟现实和网络技术要求信号的带宽越来越大,多信道应用日益普及,所需传送的数据量越来越大,速度越来越快;此外,随着电子产品向便携式发展,低功耗也成为一个突出的要求。目前存在的点对点物理层接口如RS-422、RS-485、SCSI以及其它数据传输标准在速度、噪声、EMI、功耗、成本等方面所固有的限制越来越难以胜任此任务,采用新的技术解决I/O接口问题成为必然趋势。 低电压差分信号(LVDS, Low Voltage Differential Signaling)传输技术的出现为解决数据传输瓶颈问题提供了可能。LVDS信号摆幅低,故能提高传输速度、减小功耗;LVDS以差分形式传输信号,故具有低噪声和低电磁干扰等优点。 本论文基于HJTC 0.35μm CMOS数模混合工艺,研究工作主要包括LVDS的系统结构、LVDS基本模块电路的实现和LVDS接口系统仿真。系统结构部分主要讲述LVDS标准和技术参数、基本工作原理、体系结构及系统的设计,论文根据系统结构将LVDS传送电路分为五大模块:带隙基准、锁相环、8位串行化器、传送器和接收器。 设计完上述的模块后对LVDS接口系统和MOS管尺寸进行优化,并在输入信号速率为1.0Gbps情况下应用HJTC0.35um CMOS混合信号工艺在Cadence Spectre环境中对系统进行仿真,结果表明系统各项技术参数完全符合LVDS标准。
【学位单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TP334.7
【部分图文】：

需要传输的数据量越来越大,速度越来越快。在电子设计领域，由集的电子系统朝着大规模、小体积、低电压、高速度的方向发展，电路的布大，由此导致的系统功耗、数据传输的有效性、可靠性、信号窜扰和噪声显现出来[1]。目前，采用降低电压的方法不仅可以减少高密度集成电路的于提高集成度，而且可以提高信号传输速率、降低信号间的串扰，是集成方向；而采用差分信号传输则可以有效克服共模噪声。因此，在集成电路领域，一种新的信号传输方式LVDS（低电压差分信号）出现了，LVDS以度、低功耗的优点解决了高速数据传输这一瓶颈问题[2]。 简介（Low Voltage Differential Signaling）是 20 世纪 90 年代才出现的一种数据。这种技术的核心是采用极低的电压摆幅(350mV)高速差动传输数据，可一点对多点的连接，具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点。接口电路由驱动器、互连单元和接收器组成，如图1.1所示。传送器(Transeceiver)主要完成TTL/CMOS信号和LVDS信号之间的转换，互连单元包含导线对以及匹配电阻。

LVDS系统设计的重要工作之一。3.2.1 带隙基准电路的原理如图3.6所示，带隙基准（Bandgap Reference）电路的工作原理是根据硅材料的带隙电压和温度无关的特性，利用双极型晶体管BEV 的负温度系数与BEΔV 的正温度系数相互抵消，实现低温漂、高精度的基准电压。双极型晶体管提供负温度系数的基极和发射极偏压BEV ；由两个晶体管之间的BEΔV 产生正温度系数的TV ，通过电阻网络将TV 放大α 倍；最后将两个电压相加，即REF BE TV = V ＋α V，调整电阻网络以适当选择放大倍数α ，使两个电压的温度漂移相互抵消

R : R = 1:1。3.2.2 带隙基准电路的设计与仿真根据以上的原理和计算，设计出如图3.7所示的带隙基准电路。图3.7 带隙基准电路观察图3.7可知，带隙基准电路包括启动电路、核心电路和输出电路三部分。启动电路的作用是当电路上电时保证带隙基准电路能够迅速达到稳定状态。具体的工作过程是：在上电的瞬间，outV 为低电平，由M2、M5和M3、M4构成的两级反相使得M1的栅极为低电平，则M1导通，outV 开始上升。当电路稳定工作后M1的栅极电压为高电平，则M1关断。在本设计中带隙基准电压outV 为1.224V，为了保证由M2、M5组成的反相器输出为低电平
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本文编号：2869543